Die meisten Molekularbiologen hätten von einer Technik wie Crispr-Cas niemals zu träumen gewagt: einfach, schnell, präzise und dazu noch unverschämt preiswert. Das Erbgut von Organismen lässt sich damit so einfach verändern wie mit keiner Technik zuvor. Wissenschafter schwärmen vom enormen Potenzial, Unternehmen wittern ein Riesengeschäft, und bei Gentechnikgegnern läuten die Alarmglocken.

Momentan hinkt die Gesetzgebung in der EU und der Schweiz der Forschung jedoch hinterher. Das sogenannte Genome Editing, also das gezielte Umschreiben von Erbgutabschnitten, wie es etwa Crispr-Cas erlaubt, stellt die Behörden vor Probleme: Handelt es sich bei derartig veränderten Nutzpflanzen und -tieren im Sinne des Gesetzes um gentechnisch veränderte Organismen?

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Zielgerät und Schere: Das Verfahren arbeitet mit zwei Instrumenten. Das eine ist eine Art Zielführungsgerät, das andere eine Schere. Als Leitmechanismus funktioniert eine RNA-Sequenz, die identisch ist mit dem Stück auf dem Träger der Erbinformation (DNA), welche angegriffen oder repariert werden soll. Als Schere dient das Cas9-Protein. Die RNA-Sequenz stammt zum Beispiel von einem früheren Rencontre mit dem Virus und wird zwischen den CRISPRs gespeichert. Trifft die RNA-Sequenz in der Zelle auf eine identische Stelle in einem DNA-Strang, lässt sie die Schere dort den DNA-Faden zerschneiden. Das Virus kann sich nicht mehr replizieren.

Genmanipulation: So funktioniert die Crispr/Cas9-Methode

Zielgerät und Schere: Das Verfahren arbeitet mit zwei Instrumenten. Das eine ist eine Art Zielführungsgerät, das andere eine Schere. Als Leitmechanismus funktioniert eine RNA-Sequenz, die identisch ist mit dem Stück auf dem Träger der Erbinformation (DNA), welche angegriffen oder repariert werden soll. Als Schere dient das Cas9-Protein. Die RNA-Sequenz stammt zum Beispiel von einem früheren Rencontre mit dem Virus und wird zwischen den CRISPRs gespeichert. Trifft die RNA-Sequenz in der Zelle auf eine identische Stelle in einem DNA-Strang, lässt sie die Schere dort den DNA-Faden zerschneiden. Das Virus kann sich nicht mehr replizieren.

Wissenschafter finden: Nein

«Die herkömmliche Gentechnik bei Pflanzen kann man mit einer Herzoperation unter Öffnung des gesamten Brustkorbs vergleichen, während das Genome Editing einem minimal-invasiven Eingriff entspricht», sagt Detlef Weigel, Direktor des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Gemeinsam mit Kollegen aus China und den USA hat er einen regulatorischen Rahmen für die neuen Pflanzenzuchtmethoden erarbeitet. Die Wissenschafter sprechen sich darin gegen eine Einordnung solcher Pflanzen als gentechnisch veränderte Organismen aus.

Gentechnikkritiker hingegen sprechen von «Gentechnik durch die Hintertüre»: Mithilfe solcher Methoden könnten Lebensmittel in den Handel gelangen, die gentechnisch hergestellt wurden, aber nicht als solche gekennzeichnet werden müssten. Landwirte und Konsumenten verlören so ihre Wahlfreiheit.

Genome-Editing funktioniert deutlich präziser als die klassische Gentechnik, bei der bis heute niemand vorhersagen kann, wo genau im Erbgut neu eingefügte Gene landen – einer der Hauptkritikpunkte der Gentechnikgegner. Besonders genau arbeitet das Crispr-Cas9-System, mit dem Bakterien sich gegen Viren verteidigen. Biologen können mit diesem «Werkzeug», das auch in Pflanzen, Tieren und Menschen funktioniert, exakt bestimmen, wo im Erbgut eine Veränderung stattfinden soll. Mithilfe einer sogenannten guide-RNA lässt sich die DNA-Schere Cas9 an die gewünschte Stelle des Erbguts leiten.

Zahlreiche Arbeitsgruppen weltweit haben gezeigt, dass die Technik bei Reis, Mais und Weizen, aber auch bei Ziegen und Schweinen funktioniert. Das Ziel ist immer das Gleiche: Organismen ertragreicher machen oder resistenter gegen Krankheitserreger. Mit Crispr-Cas geht das schneller und einfacher. Doch warum ist die rechtliche Einstufung der neuen Methoden nun so schwierig?

Der Knackpunkt ist die Reparatur des Bruchs. Biologen unterscheiden drei Typen: Bei Typ I entsteht eine Punktmutation. Eine Base, also ein Buchstabe der DNA-Sequenz, wird gegen einen anderen Buchstaben ausgetauscht. Bei Typ II verändern Forscher nur wenige Buchstaben. Bei Typ III bringen sie zusätzlich ein grösseres Stück Fremd-DNA in die Zelle ein, das in den Bruch eingefügt wird. Die Typ III Reparatur fällt eindeutig unter das Gentechnikgesetz: Der Organismus wäre so nicht auf natürliche Weise entstanden.

Uneinigkeit herrscht bei der Einordnung von Typ I und Typ II: Dort sind nur ein einzelner oder einige wenige DNA-Bausteine ausgetauscht. «Typ I und Typ II Reparaturen führen nicht zu einem gentechnisch veränderten Organismus, da die genetischen Veränderungen Punktmutationen darstellen, die auch natürlicherweise durch Kreuzung und/oder natürliche Rekombination entstehen könnten», schreibt das deutsche Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit in einer Stellungnahme vom November 2015.

«Ich teile diese Ansicht», sagt Jörg Romeis vom Agroscope, der Schweizer Forschungsanstalt für die Land- und Ernährungswirtschaft, in Zürich gegenüber der «Nordwestschweiz». Denn in der Natur kommen Mutationen, also kleinere genetische Veränderungen der DNA, laufend vor – sie sind der Motor der Evolution.

Auch konventionelle Zuchtmethoden verändern das Erbgut: Bei der Mutagenese etwa behandelt man Pflanzen mit Chemikalien oder mit radioaktiven Strahlen. «Damit löst man unzählige Mutationen aus. Wo genau sie entstehen, weiss niemand. Die meisten davon sind schädlich. Solche Pflanzen gelten als natürlich und werden ohne Sicherheitsprüfungen vermarktet», sagt Holger Puchta, Leiter des botanischen Instituts am Karlsruher Institut für Technologie, und fragt: «Warum sollten Pflanzen, deren Erbgut man wie mit einem Skalpell an einem vorher definierten Ort nur wenig verändert, rechtlich schlechtergestellt sein?»

Weil in Europa und der Schweiz – anders als in Kanada oder den USA – der Entstehungsprozess einer Pflanze stärker zählt als das Endprodukt. «Wird in einen Organismus direkt Erbgut eingeführt, das ausserhalb des Organismus zubereitet wurde», handelt es sich nach geltendem EU-Recht um Gentechnik – so zwei Rechtsgutachten, die von NGOs wie Greenpeace in Auftrag gegeben wurden. Somit wären alle Pflanzen und Tiere, die mit Crispr-Cas oder einer anderen Genome-Editierungs-Methode verändert wurden, automatisch gentechnisch veränderte Organismen.

Genome Editing mit CRISPR-Cas9

Genome Editing mit CRISPR-Cas9

Technologie nicht nachweisbar

Doch bei dieser Auslegung gibt es einen Haken: Das eingebrachte Material, die guide RNA und das Cas9-Enzym, existieren nicht mehr im Endprodukt. «Die Organismen unterscheiden sich nicht von ihren natürlichen Artgenossen. Wie sollen wir denn den Einsatz einer Technologie kontrollieren, wenn wir deren Nutzung gar nicht nachweisen können?», fragt Puchta.

Die Eidgenössische Fachkommission für biologische Sicherheit sprach sich in einem Bericht vom Mai 2015 gegen eine strenge Regulierung solcher Organismen aus: Da sich die Produkte nicht von herkömmlichen unterscheiden liessen, seien sie auch in Bezug auf die Sicherheit für Anwender und Konsumenten als gleichwertig zu beurteilen.

Die Schweizer Ethikkommission hingegen fordert in einer aktuellen Stellungnahme, das Verfahren sowie das Produkt zu prüfen. Die EU-Kommission hat ihre Entscheidung bereits mehrfach verschoben. Zuletzt war sie für März 2016 angekündigt.

Romeis hofft dennoch auf eine baldige und differenzierte Entscheidung: «In den USA kommen die ersten Pflanzen bald auf den Markt und wir wissen noch nicht einmal, wie wir solche Organismen bewerten. Das Tempo der Entwicklung ist enorm.»